Технические разделы

Основные понятия и уравнения твердотельной электроники

Температурный потенциал:

где k-постоянная Больцмана (); Т-абсолютная температура (при температуре Т=300К температурный потенциал имеет значение ), q - заряд электрона ().

Закон действующих масс:

где n - концентрация электронов; р-концентрация дырок; ni - концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике.

Закон справедлив в случае термодинамического равновесия, как для собственных, так и для примесных полупроводников.

Потенциал, характеризующий уровень Ферми в полупроводнике, равен:

где-потенциал, соответствующий середине запрещенной зоны полупроводника; и - объемные потенциалы.

Таким образом, согласно данным выражениям, в собственных полупроводниках (n=р=ni) уровень Ферми расположен в середине запрещенной зоны, в электронных полупроводниках (n>ni) - в верхней половине, а в дырочных (р>n) - в нижней половине запрещенной зоны.

Уровень Ферми одинаков во всех частях равновесной системы, какой бы разнородной она ни была, т.е. .

Закон полного тока в полупроводнике n-типа:

в полупроводнике р-типа:

где и dn/dxи dp/dx-градиент концентраций дырок и электронов; µpи µn - подвижности дырок и электронов соответственно; Dn иDp - коэффициенты диффузии дырок и электронов; - напряженность внешнего электрического поля.

Соотношение Эйнштейна, показывающее связь между коэффициентом диффузии и подвижностью носителей зарядов полупроводнике n-и р-типа соответственно:

полупроводниковый микроэлектроника физический структура

Время жизни неравновесных носителей зарядаτnи τpравно промежутку времени, в течение которого их концентрация уменьшается в е раз.

Диффузионная длина носителей заряда соответствует расстоянию, которое они проходят за время жизни, равна:

где Ln и Lp-диффузионные длины электронов и дырок соответственно.

Уравнение Пуассона, позволяющее определить распределение потенциала в среде:

где -потенциал; x-координата; -объемная плотность заряда; -диэлектрическая проницаемость среды, для полупроводника , где -относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника, -электрическая постоянная () [1].

Еще статьи по технике и технологиям

Статический анализ оптимального алгоритма обнаружения
цифровой система радиолокационный квантование В настоящее время значительного распространения приобрело широкое использование цифровых методов обработки и передачи информации. Перспективы развития цифровой техники связаны с широким внедр ...

Расчет электрической цепи при импульсном воздействии
Одной из главных тенденций развития человеческого общества XXI века является стремительный рост потоков разнообразной информации, обеспечивающей его жизнедеятельность. Мы находимся, так называемой, в эре информатизации. Эффективное пр ...

© 2019 | www.techexpose.ru